微型涡喷发动机控制器开发研究

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近年来,微型涡喷发动机被广泛应用于各种小型作战武器以及无人机上,微型涡喷发动机具有体积小、重量轻、可靠性高等优点。作为精确打击小型作战武器的动力供应系统具有很重要的研究价值。因此本文针对某型微型涡喷发动机的工作特点,对其控制需求进行分析,并根据控制器的控制需求设计该控制器的整体方案,对控制系统的硬件以及软件部分进行设计并完成PCB布板和实验。为提高微型涡喷发动机的转速控制系统的鲁棒性和响应速度,采用模糊神经网络PID控制算法对其转速系统进行控制,设计上位机操作系统对采集到的参数进行观测,并发出相应的控制指令。最终根据模拟实验,仿真该控制器的基本控制性能。主要研究内容如下:(1)根据某型微型涡喷发动机的工作特性和性能指标,对控制器控制需求进行分析。根据控制器的需求设计发动机控制器的硬件以及软件系统方案。(2)根据涡喷发动机的硬件系统方案对控制器的硬件进行模块化设计,分别为电源模块、数据采集模块、驱动模块、处理器模块、通信模块以及存储器模块,并制作PCB板。(3)为提高发动机转速系统的响应速度和稳定性,采用模糊神经网络PID算法对控制系统进行设计,并利用黑箱建模的方式建立发动机转速-供油量系统数学模型,从一定程度上减少了建模的周期和复杂度。通过与传统PID控制算法的对比,结果显示模糊神经网络PID控制算法鲁棒性更好,响应速度更快,超调量更小。(4)通过Keil软件对发动机控制器的软件系统进行实现,设计发动机控制器的上位机界面用于实时监测发动机的工作参数,该系统具备发出电磁阀、电机驱动的控制指令的功能,并能及时反映发动机是否故障。对控制器硬件系统进行仿真实验验证,设计发动机转速控制闭环仿真实验。实验结果表明,微型涡喷发动机控制器能够初步实现系统的数据采集工作以及发动机转速供油量控制工作。
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